1.3.1 原子半徑 元素的電離能及其變化規(guī)律-高二化學(xué)同步課堂（魯科版2019選擇性必修2）

魯科版選擇性必修2

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)同學(xué)們好歡迎來到化學(xué)課堂請你回憶！在元素周期表中，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的哪些性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化？核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化元素周期律的實質(zhì)12345678123456789101112131415161718最外層電子數(shù)原子序數(shù)請你回憶！在元素周期表中，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的哪些性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化？元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化。請你回憶！在元素周期表中，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的哪些性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化？主族元素的最高正化合價，重復(fù)著由+1到+7的周期性變化,最低負(fù)化合價呈現(xiàn)－4到－1的周期性變化。請你回憶！在元素周期表中，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的哪些性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化？金屬元素與非金屬元素在周期表中的分布及性質(zhì)規(guī)律第3節(jié)元素性質(zhì)及其變化規(guī)律

第一章

原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)課時1原子半徑及其變化規(guī)律教材分析

學(xué)生在學(xué)習(xí)了化學(xué)必修第二冊后就已經(jīng)能從原子結(jié)構(gòu)的角度，結(jié)合元素周期表定性地判斷元素原子得失電子的難易程度；但是對"元素性質(zhì)周期性變化的內(nèi)在本質(zhì)是什么?能否定量地判斷元素原子得失電了的能力?"這樣的問題，只有對原了結(jié)構(gòu)模型有了更深入的學(xué)習(xí)后，才能得到很好的解答。

本節(jié)教材的編寫就是建立在學(xué)生學(xué)習(xí)了核外電子排布和核外電子排布與元素周期表關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過"聯(lián)想·質(zhì)疑"引出學(xué)習(xí)目的;通過"聯(lián)想·質(zhì)疑""觀察·思考""交流·研討"中的活動，引導(dǎo)學(xué)生在活動中主動認(rèn)識元素原子核外電子排布周期性變化對原子半徑、原子得失電子能力的影響，使他們對元素周期律的認(rèn)識更為深刻，并能構(gòu)建起新的"構(gòu)（原子結(jié)構(gòu)）—位（元素在周期表中的位置）—性（元素性質(zhì)）"三者關(guān)系的認(rèn)識平臺。

元素性質(zhì)周期性變化的本質(zhì)是什么？如何運用元素周期表推測元素的基本性質(zhì)？聯(lián)想·質(zhì)疑呈周期性變化核外電子排布呈周期性變化主要化合價呈周期性變化原子半徑

呈周期性變化元素金屬性與非金屬性元素周期律表現(xiàn)形式元素周期表第一電離能電負(fù)性01

原子半徑及其變化規(guī)律meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

原子半徑及其變化規(guī)律原子半徑是如何測定的？依據(jù)量子力學(xué)理論，在原子核外，從原子核附近到離核很遠的地方，電子都有可能出現(xiàn)，因此原子并不是一個具有明確“邊界”的實體，也就是說，原子并沒有經(jīng)典意義上的半徑。但是，由于核外電子運動區(qū)域的大小對于元素原子的性質(zhì)有很大的影響，為了便于討論這方面的問題，人們便假定原子是一個球體，并采用統(tǒng)計的方法來測定原子半徑。meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

原子半徑的測定方法追根尋源測定原子半徑的方法很多。常用的一種方法是根據(jù)固態(tài)單質(zhì)的密度算出1mol原子的體積，再除以阿伏加德羅常數(shù)，得到一個原子在固態(tài)單質(zhì)中平均占有的體積，進而得到其原子半徑。

另一種更常用的方法是，指定化合物中兩個相鄰原子的核間距為兩個原子的半徑之和，再通過實驗來測定分子或固體中原子的核間距，從而求得相關(guān)原子的原子半徑。

一是共價半徑，由共價分子或共價晶體中原子的核間距計算得出;二是是范德華半徑，由分子晶體中共價分子之間的最短距離計算得出；三是金屬半徑，由金屬晶體中原子之間的最短距離計算得出。meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602

原子半徑的測定方法追根尋源meiyangyang8602meiyangyang8602請你觀察！教材P21“元素的原子半徑及相應(yīng)的比例模型”總結(jié)歸納元素的原子半徑隨著元素原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)的周期性變化規(guī)律同周期主族隨著原子序數(shù)的增大，元素的原子半徑自左至右呈逐漸減小的趨勢這是因為每增加一個電子，核電荷相應(yīng)增加一個正電荷；增加的電子排布在同一層上，增加的電子產(chǎn)生的電子間的排斥作用小于核電荷增加導(dǎo)致的核對外層電子的吸引作用，結(jié)果使原子半徑逐漸減小。核電荷數(shù)占主導(dǎo)總結(jié)歸納元素的原子半徑隨著元素原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)的周期性變化規(guī)律同主族自上而下，隨著原子序數(shù)的逐漸增大，原子半徑逐漸增大這是因為隨著電子層數(shù)的增加，離核更遠的外層軌道填入電子，電子層數(shù)的影響大于核電荷增加的影響，導(dǎo)致原子半徑增大電子層占主導(dǎo)總結(jié)歸納元素的原子半徑隨著元素原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)的周期性變化規(guī)律同周期過渡元素同一周期（如第4周期）的過渡元素與主族元素相比，從總的變化趨勢來看，從左到右原子半徑的變化幅度不大這是因為增加的電子都排布在(n1)d軌道上，不同元素原子的外層電子（ns）受到原子核吸引作用及內(nèi)層電子排斥作用的總體效果差別不大。meiyangyang8602meiyangyang8602微粒半徑大小的比較方法一看電子層數(shù)

二看核電荷數(shù)三看電子數(shù)(1)電子層數(shù)越多：半徑越大。meiyangyang8602meiyangyang8602微粒半徑大小的比較方法一看電子層數(shù)

二看核電荷數(shù)三看電子數(shù)(2)電子層數(shù)相同時：核電核數(shù)越大，半徑越小。原子半徑“序大徑小”、“價高徑小”電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，隨核電荷數(shù)增大，離子半徑減小如r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。meiyangyang8602meiyangyang8602微粒半徑大小的比較方法一看電子層數(shù)

二看核電荷數(shù)三看電子數(shù)(3)電子層數(shù)、核電荷數(shù)都相同時：電子數(shù)越多，半徑越大。如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)，r(Cu＋)＞r(Cu2＋)。【例1】下列各組微粒不是按半徑逐漸增大的順序排列的是()A.Na、K、Rb B.F、Cl、BrC.Mg2＋、Al3＋、Zn2＋ D.Cl－、Br－、I－C練習(xí)1,已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則A、B、C、D的原子半徑由大到小的順序是______________________，離子半徑由大到小的順序是__________________________，原子序數(shù)由大到小的順序是________________________。A>B>D>CD>C>A>BB>A>C>D練習(xí)2、下列離子半徑的大小順序正確的是(

)①Na＋：1s22s22p6

②X2－：1s22s22p63s23p6③Y2－：1s22s22p6

④Z－：1s22s22p63s23p6A．③＞④＞②＞① B．④＞③＞②＞①C．④＞③＞①＞② D．②＞④＞③＞①D練習(xí)3,下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是()A.NaF B.MgI2C.BaI2 D.KBrBmeiyangyang8602反映決定元素的性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)meiyangyang8602請你思考！如何利用原子半徑和價電子數(shù)進行解釋元素原子得失電子能力？meiyangyang8602交流研討電子層數(shù)相同核電荷數(shù)增多原子半徑減小原子失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強同周期元素從左到右原子核對最外層電子的吸引力增強meiyangyang8602

元素原子得失電子能力遞變規(guī)律金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強meiyangyang8602請你思考！如何利用原子半徑和價電子數(shù)進行解釋元素原子得失電子能力？meiyangyang8602交流研討meiyangyang8602

元素原子得失電子能力遞變規(guī)律同主族元素(自上而下)電子層數(shù)逐漸增多原子半徑逐漸增大得電子能力逐漸減弱失電子能力逐漸增強金屬性逐漸增強非金屬性逐漸減弱meiyangyang8602交流研討meiyangyang8602

元素原子得失電子能力遞變規(guī)律失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強失電子能力逐漸增強得電子能力逐漸減弱位于元素周期表中金屬與非金屬元素分界線周圍元素的原子獲得或失去電子的能力都不強。meiyangyang8602請你猜想！嘗試尋找能定量地衡量或比較原子得失電子能力的方法聯(lián)想質(zhì)疑26歲英國化學(xué)家巴特列特

他是如何想到的？O2PtF6O2＋PtF6－首次合成出O2PtF6O2－e－→O2＋1175.5kJ·mol－1Xe－e－→Xe＋1170.0kJ·mol－1Xe＋PtF6－科學(xué)家通常用電離能來表示元素原子或離子失去電子的難易程度02元素的電離能及其變化規(guī)律meiyangyang8602meiyangyang8602元素的電離能及其變化規(guī)律1.電離能定義氣態(tài)基態(tài)原子或氣態(tài)基態(tài)離子失去一個電子所需要的最小能量稱為電離能（ionizationenergy），常用符號I表示，單位kJ·mol-1。元素的逐級電離能氣態(tài)基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。第一電離能meiyangyang8602meiyangyang8602元素的電離能及其變化規(guī)律

元素原子失去一個電子后，再失去一個電子的電離能，常用符號I2表示;第二電離能同一原子的各級電離能之間存在如下關(guān)系：I1<I2<I3……meiyangyang8602meiyangyang8602請你仔細(xì)觀察表中Li、Mg的電離能數(shù)據(jù)，思考元素的第一電離能大小與原子失去電子能力有何關(guān)系？觀察·思考元素I1KJ/molI2KJ/molI3KJ/molLi520729511815Mg73814517733第一電離能越小，越___失電子，金屬性越強第一電離能越大，越難失電子，金屬性越弱易通常運用電離能數(shù)值來判斷金屬元素的原子在氣態(tài)時失去電子的難易程度。meiyangyang8602觀察圖1-3-4，說明元素的第一電離能隨著元素原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)的變化規(guī)律，并從原子結(jié)構(gòu)的角度加以解釋觀察·思考對于同一周期的元素而言，堿金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大；從左到右，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的變化趨勢，表示元素原子越來越難失去電子同周期元素原子電子層數(shù)相同，但隨著核電荷數(shù)增大，原子核對外層電子的有效吸引作用增強。（二）藥理作用meiyangyang8602

以第2、第3周期為例，觀察同周期元素I1的變化規(guī)律同周期從左到右：第一電離能逐漸增大（二）藥理作用meiyangyang8602

以第2、第3周期為例，觀察同周期元素I1的變化規(guī)律同周期從左到右：第一電離能逐漸增大同周期的第一電離能：ⅡA大于ⅢA，ⅤA大于ⅥABeB2s2p2sNO2p2s2p2smeiyangyang8602

以第2、第3周期為例，觀察同周期元素I1的變化規(guī)律第二周期Be第一電離能大于B,N大于O；第三周期Mg大于Al,P大于S的原因是什么？同周期的第一電離能：ⅡA大于ⅢA，ⅤA大于ⅥAmeiyangyang8602

以第2、第3周期為例，觀察同周期元素I1的變化規(guī)律第二周期Be第一電離能大于B,N大于O；第三周期Mg大于Al,P大于S的原因是什么？I1(ⅡA)＞I1(ⅢA)ⅡA為ns2（全充滿）

I1(ⅤA)＞I1(ⅥA)ⅤA為ns2np3（半充滿）

Be：1S22S22P0

（B：1S22S22P1）N：1S22S22P3

(O：1S22S22P4)Mg：1S22S22P63S23P0

(Al：1S22S22P63S23P1)P：1S22S22P63S23P3

(S：1S22S22P63S23P4)meiyangyang8602

以第2、第3周期為例，觀察同周期元素I1的變化規(guī)律meiyangyang8602

過渡元素的第一電離能的變化不太規(guī)則對于同一周期的過渡元素而言，從左到右隨著元素原子序數(shù)的增加，第一電離能總體上略有增加。這是因為對這些元素的原子來說，增加的電子大部分排布在(n-1)d或(n-2)f軌道上，原子核對外層電子的有效吸引作用變化不是太大。meiyangyang8602觀察·思考觀察圖1-3-4，說明元素的第一電離能隨著元素原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)的變化規(guī)律，并從原子結(jié)構(gòu)的角度加以解釋同主族元素，總體上自上而下第一電離能逐漸減小，表明自上而下原子越來越容易失去電子這是因為同主族元素原子的價電子數(shù)相同，但自上而下，原子半徑逐漸